電熱合金的物理特性-電阻率
一電阻率的定義
電阻率又稱電阻系數(shù)或比電阻它是表示導(dǎo)體抵抗電流通過特性的一個(gè)電氣參數(shù)導(dǎo)體的電阻率同電阻間的關(guān)系如下
R=ρL/S
其中R-導(dǎo)體的電阻Ω
L-導(dǎo)體的長度m
S-導(dǎo)體的橫斷面積mm2
ρ-導(dǎo)體的電阻率μΩm
電阻率是同合金材料的幾何尺寸無關(guān)的電氣參數(shù)它同其化學(xué)成分金相結(jié)構(gòu)(指金屬組織中化學(xué)性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組成其中包括固溶體金屬化合物及純物質(zhì))工作溫度相關(guān)是計(jì)算電熱合金材料電阻值的重要數(shù)據(jù)
二電熱合金電阻率的特點(diǎn)
電熱合金材料區(qū)別于普通導(dǎo)電材料的特點(diǎn)之一是它對材料的電阻率有一定的要求普通導(dǎo)電材料希望電阻率愈小愈好而電熱合金材料必須有足夠的電阻率以保證制成的電熱元件具有高的電熱轉(zhuǎn)化率緊湊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的電力傳送等因此電熱合金材料的電阻率必須具備以下特點(diǎn)
(1)電阻率值高電熱合金材料首先應(yīng)當(dāng)具有比較高的電阻率用高電阻率材料制成的電熱元件其電熱轉(zhuǎn)化效率高電熱元件的容積小節(jié)省合金材料可以實(shí)現(xiàn)大功率快速加熱在設(shè)計(jì)溫度高功率大體積小的電加熱爐時(shí)尤為重要
在設(shè)計(jì)電熱元件時(shí)原則上是高溫元件應(yīng)當(dāng)選用電阻率高的合金材料中低溫元件則選用較低電阻率的合金材料
(2)使用期電阻率保持穩(wěn)定電熱元件在使用過程中其電阻率應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定電阻率變化越小元件的電阻變化就小加熱的電功率的變化也小從而保證了良好而穩(wěn)定的加熱質(zhì)量
電熱合金在高溫下由于化學(xué)成分的變化和沿晶界或晶內(nèi)析出化合物會(huì)引起電阻率變化鎳鉻系和鎳鉻鐵系合金在高溫下金相組織比較穩(wěn)定因此長期使用過程中電阻率是穩(wěn)定的相反鐵鉻鋁系合金的穩(wěn)定性就比較差主要是合金中含鋁量依次減少造成電阻率變化
(3)電阻率的均一性要好電阻率的均一性是指每米和每批電熱合金線或帶材的電阻率或每米電阻值要均勻波動(dòng)范圍愈小愈好電阻率的均一性同合金的冶煉鑄坯熱處理盤條單重等諸多因素有關(guān)
鎳鉻系和鎳鉻鐵系合金的電阻率均一性好于鐵鉻鋁系合金后者中的鋁在冶煉和鑄錠時(shí)容易發(fā)生偏析(合金中各組成元素在結(jié)晶時(shí)分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析)導(dǎo)致合金均一性下降
電阻率的均一性對細(xì)絲和薄帶材尤其重要因?yàn)樗麄兇蠖嘤脕砩a(chǎn)批量很大的家用電器具的電熱元件如果電阻率均一性差會(huì)使每個(gè)元件的功率出現(xiàn)差異
(4)電阻率隨溫度的變化值要小電阻率與溫度間呈線性關(guān)系這種關(guān)系可以用電阻溫度系數(shù)來表示理想的電熱合金材料的電阻溫度系數(shù)的絕對值越小越好電阻溫度系數(shù)越小升溫過程電阻變化小電熱元件的電阻波動(dòng)值就小可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加熱